Nassheizer
Englisch: wet heater
Ein Torpedomotor, bei dem Wasser zusammen mit Brennstoff und komprimierter Luft oder Sauerstoff in die Brennkammer eingespritzt wird, was den Motor kühlt und durch die Erzeugung und Expansion von Dampf seine Leistung erhöht.
Nassheizer: dampfunterstützter Torpedomotor für Tauchausrüstung
Ein Nassheizer ist ein Kreisprozess-Verbrennungsmotor, der mit einem fetten Kraftstoff-Luft-Gemisch in einer geschlossenen Kammer läuft und absichtlich Wasser in die Verbrennungszone eingespritzt wird. Der Motor verbrennt einen Kohlenwasserstoffkraftstoff (typischerweise Kerosin oder ähnliches) in sauerstoffreicher Luft oder reinem Sauerstoff; während des Betriebs spritzt der Bediener oder ein automatisches Ventil Meerwasser oder Frischwasser in die heißen Verbrennungsgase. Dieses Wasser verdampft augenblicklich zu Dampf, der sich dramatisch ausdehnt und den Kolben oder die Turbine des Motors antreibt. Das Abgas verlässt den Motor als warme, feuchte Luft.
Nassheizer betrieben die meisten militärischen und einige kommerzielle Torpedomotoren von den 1890er Jahren bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts. Die Zugabe von Dampf gab einem herkömmlichen Verbrennungsmotor etwa 50% mehr Leistung aus demselben Hubraum, weil die Dampfexpansion eine zweite, niedrigdruckige Phase des Arbeitshubs hinzufügt. Das ermöglichte kompakte, leichte Antriebe in beengten Räumen: in den Torpedorohren eines U-Bootes oder später in der Atemschutzausrüstung eines Tauchers. Der Wirkungsgrad war gering und der Kraftstoffverbrauch hoch, aber die Leistungsdichte war das Entscheidende.
Der Mechanismus funktioniert, weil die latente Verdampfungswärme von Wasser enorm ist. Kaltes eingespritzes Wasser nimmt Wärme aus den Verbrennungsprodukten auf (typischerweise bei 1800, 2200 °C), siedet augenblicklich und nimmt als Dampf bei Atmosphärendruck etwa das 1600-fache seines ursprünglichen Volumens ein. Der Druck in der Kammer steigt steil an und treibt den Kolben stärker an, als Verbrennungsgase allein es täten. Der Motor läuft auch insgesamt kühler: die Wassereinspritzung kühlt die Zylinderwände und den Zylinderkopf, reduziert die Wärmebeanspruchung und ermöglicht höhere Verdichtungsverhältnisse oder fettere Kraftstoffgemische ohne Detonation.
Berufsrisiken und der Niedergang des Nassheizers
Nassheizer waren notorisch schwer zu regeln. Das Verhältnis von Kraftstoff zu Sauerstoff musste in einem engen Bereich bleiben, sonst zündete der Motor nicht, explodierte oder korrodierte von innen durch unverbrannten Kraftstoff oder übermäßige Hitze. Korrosion und Salzablagerungen aus der Meerwassereinspritzung verschlammten Ventile und Kolben. Die Einspritztiming des Wassers musste genau stimmen: zu früh und es erstickte die Flamme; zu spät und es trug keine nützliche Expansion bei. Militärische Torpedos verwendeten manchmal Kalziumkarbid, das mit Wasser reagierte und Acetylengas für zusätzliche Leistung erzeugte, aber mit höherem Detonationsrisiko.
Nach dem Zweiten Weltkrieg lösten geschlossene Dieselmotoren und Wärmemotoren mit externen Wärmeaustauschern die Nassheizer ab, die zuverlässiger und effizienter waren. Kleinere Nassheizer blieben in Spezialanwendungen wie experimenteller U-Boot-Antrieb und Tieftauch-Atemregler bis in die 1970er Jahre bestehen, aber moderne geschlossene Atemschutzgeräte verwenden stattdessen chemische Sauerstoffgeneratoren (wie Lithiumperoxid-Kerzen) oder dichte Sauerstoffflaschen. Der Begriff überlebt hauptsächlich in der Fach- und Militärliteratur sowie in der Terminologie von Torpedoingenieuren, die vor 1960 ausgebildet wurden.